一种使电驱式振动桩锤实现调频调幅的方法及其振动桩锤

摘要

本发明涉及一种电机驱动型调频调矩式振动桩锤，由动力驱动机构、偏心轴组件，偏心力矩调整机构构成，在动力驱动系统中采用具有受控按需改变工作输出频率功能的调频耐振电机，在偏心力矩调整机构中的液压油缸进油管道上增加设置有偏心力矩显示和控制装置，使振动桩锤在工作时能按需改变工作频率，通过观察仪表读数了解偏心力矩的即时变化情况、通过控制向液压油缸的供油量来调整控制偏心力矩，改变振动桩锤的振幅，实现同时具有调频和调幅和即时按需调节的功能，能满足不同环境条件下的高效施工要求，实现频率较高且可调、振幅可调且可控的目的，具有很强的实用性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种建筑施工机械制造技术领域，特别是一种使电驱式振动桩锤实现调频调幅的方法及其振动桩锤。

背景技术

目前，振动桩锤在传统的电机驱动式基础上虽然通过结合设置偏心力矩可调装置方法已开发成功了力矩可调式电动振动桩锤，有效改善了电机驱动式振动桩锤在启动和停机过程中容易发生的共振现象，在确保机械构件的正常工作寿命方面带来了实质性进步，但是这种由电机驱动的偏心力矩可调式振动桩锤尚未克服现有电动式振动桩锤长期以来存在的频率较低但不可调、振幅较大但不易控制、不能满足不同地质高效施工要求的弊端，所以，总体上仍存在施工时噪声较大，施工效率不高和工作适用性差的不足之处，从经济性和实用性角度考虑，尚欠理想，很有必要从结构上加以进一步改进。

发明内容

本发明的目的是要克服现有力矩可调式振动桩锤所存的频率较低但不可调、振幅较大但不易控制，不能满足不同地质高效施工要求的不足之处，提供一种频率较高且可调、振幅可变且可控的使电驱式振动桩锤实现调频调幅的方法及振动桩锤。

本发明的使电驱式振动桩锤实现调频调幅的方法是通过以下技术方案实现的：在现有力矩可调式电动振动桩锤的基础上，在动力驱动系统中采用具有受控按需改变工作输出频率功能的调频耐振电机取代现有的普通电机，使振动桩锤在工作时能按需改变工作频率，以满足不同环境条件下的高效施工要求，实现频率较高且可调的目的；采取在现有力矩可调式电动振动桩锤的力矩调整机构中的液压油缸进油管道上增加设置一具有由进油流量决定马达旋转圈数功能齿轮式油马达，通过在齿轮式油马达的主轴上固定设置一磁片，在设置齿轮式油马达主轴一侧的马达外壳上固定安装设置一上带计数传感器的盒体，利用调整偏心力矩时控制送入液压油缸的供油先经齿轮式油马达然后驱动力矩调整机构执行调整力矩的动作，以使齿轮式油马达与力矩调整机构同步工作，由计数传感器检测出在此同等供油量的情况下齿轮式油马达的旋转圈数，并通过齿轮式油马达的旋转圈数体现调整力矩的对应转动角度，并依此作为换算依据，建立供油量、马达转动圈数与力矩调整角度三者之间的关系，并设置一种能确切地反映这种关系的数字仪表，供操作者通过观察仪表读数了解偏心力矩的即时变化情况、控制向液压油缸的供油量来调整控制偏心力矩，改变振动桩锤的振幅，实现振幅可调且可控的目的。

基于上述构思方法设置的本发明电机驱动型调频调矩式振动桩锤主体包含有动力驱动机构、偏心轴组件，偏心力矩调整机构，特征在于动力驱动机构中的驱动电机由调频耐振电机取代，在偏心力矩调整机构中的液压油缸进油管道上增加设置有偏心力矩显示和控制装置，其中：

所述的偏心轴组件中包含设置有由第一偏心轴A、第二偏心轴B、第三偏心轴C和第四偏心轴D构成的一组四个偏心轴，所述的第一偏心轴A和第二偏心轴B为动力输入轴，前端部上分别固定设置有同步齿轮A和B，中间位置上分别设置有固定偏心块A和B，后端部上分别活动套装设置有中间齿轮A和B，后轴端上分别固定设置有受驱动力皮带轮A和B；所述的第三偏心轴C和第四偏心轴D为动力输出轴，在所述的第三偏心轴C和第四偏心轴D的后端部上也分别固定设置有同步齿轮C和D，中间位置上也固定设置有偏心块C和D；

所述的偏心力矩调整机构中包含有由较大端和较小端构成的调整轴，在所述的调整轴较大端上固定设置有前段矩形螺旋外花键，所述的较小端上设置有后段矩形螺旋外花键，在所述的前段矩形螺旋外花键外围上匹配安装设置有上带内装有包含有内设有大腔和小腔的液压油缸，受控于液压油缸内的大腔和小腔、端部与调整轴的较大端装配相连活塞杆的液压构件设置套筒的前螺旋花键套，在所述的后段矩形螺旋外花键外围上匹配安装设置有后螺旋花键套，以及通过圆锥滚子轴承安装设置在前螺旋花键套上的前调整齿轮(即输入齿轮)和设置在后螺旋花键套上的后调整齿轮(即输出齿轮)；

所述的偏心力矩显示装置包含有数据采集装置和信号处理装置，所述的数据采集装置中包含设置有上带液压油进出口的齿轮式油马达、上带计数检测传感器的数据采集盒和磁片，所述的磁片嵌装设置在齿轮式油马达的主轴外露端上，所述的数据采集盒固定安装设置在所述齿轮式油马达主轴外露端一侧的马达外壳上，所述的计数检测传感器的检测头与主轴外露端上磁片的设置位置相对准；所述的信号处理装置具有信号接收、转换、数据显示和控制的功能，包含设置有电源控制键、电源指示灯、油流量控制键、液晶显示屏和按需设置的包括工控和电气转换及保护电路的内部电气构件。

在装配状态下，所述的偏心力矩调整机构固定设置在第一偏心轴A的下方，所述的第一偏心轴A上的固定同步齿轮A与偏心力矩调整机构上的输入齿轮相啮合，中间齿轮A与偏心力矩调整机构上的输出齿轮相啮合；所述的前段矩形螺旋外花键的内径大于所述的后段矩形螺旋外花键的外径，以便于安装；所述的前段矩形螺旋外花键的旋向与所述的后段矩形螺旋外花键的旋向相反，以便当调整轴被活塞杆拉起或推动时带动所述的前后螺旋花键套作相反的圆周向旋转，从而实现工作状态下偏心力矩的无级连续可调；所述的齿轮式油马达上的液压油进出口通过管道设置在液压油缸的小腔的供油管道上，以确保齿轮式油马达与所述的偏心力矩调整机构同步工作，在信号处理装置上同步显示相应偏心力矩值和相应振幅。

工作时，振动桩锤的工作频率由所述的为振动桩锤提供动力的调频耐振电机控制，工作振幅由所述的力矩调整机构确保、并通过观察液晶显示屏了解即时状况和按需调整控制。

基于上述构思的本发明使电驱式振动桩锤实现调频调幅的方法及依据本发明方法设置的振动桩锤，由于采用具有受控按需改变工作输出频率功能的调频耐振电机取代现有的普通电机，使振动桩锤在工作时能即时按需改变工作频率，以满足不同环境条件下的高效施工要求，实现频率较高且可调的目的；采取在现有力矩可调式电动振动桩锤的力矩调整机构中的液压油缸进油管道上增加设置包含有数据采集装置和信号处理装置的具有即时工作状况显示和调节控制功能的偏心力矩显示装置，通过控制向液压油缸的供油量来调整控制偏心力矩，改变振动桩锤的振幅，实现振幅可调且可控的目的。综上所述，本发明电机驱动型调频调矩式振动桩锤不仅工作频率可调，而且工作力矩和振幅可以在有据可依的情况下按需可调，与现有的任何一款振动桩锤相比，明显具有结构科学且合理，工作效率高且工作可靠和适用性强等诸多优点，是现有振动桩锤技术的一大突破，具有很强的实用性和广阔的市场应用前景，是现有振动桩锤的理想更新换代产品。

附图说明

图1是本发明实施例的基本结构示意图；

图2是本发明实施例中偏心力矩调整机构的基本结构示意图；

图3是本发明实施例中偏心力矩显示控制装置的基本结构示意图。

图中：

1.动力驱动机构    2.偏心轴组件    3.偏心力矩调整机构

4.偏心力矩显示和控制装置    5.第一偏心轴A    6.第二偏心轴B

7.第三偏心轴C   8.第四偏心轴D    9.同步齿轮A  10.同步齿轮B

11.固定偏心块A    12.固定偏心块B    13.中间齿轮A   14.中间齿轮B

15.受驱动力皮带轮A    16.受驱动力皮带轮B    17.同步齿轮C

18.同步齿轮D    19.偏心块C    20.偏心块D    21.较大端

22.较小端    23.调整轴    24.前段矩形螺旋外花键    25.后段矩形螺旋外花键

26.大腔    27.小腔    28.液压油缸    29.活塞杆    30.套筒

31.前螺旋花键套    32.后螺旋花键套    33.圆锥滚子轴承    34.前调整齿轮

35.后调整齿轮    36.数据采集装置    37.信号处理装置    38.液压油进出口

39.齿轮式油马达    40.计数检测传感器    41.数据采集盒    42.磁片

43.主轴外露端    44.马达外壳    45.检测头    46.电源控制键

47.电源指示灯    48.油流量控制键    49.液晶显示屏

具体实施方式

下面结合附图及典型实施例对本发明作进一步说明。

在图1、图2和图3中，依据本发明使电驱式振动桩锤实现调频调幅的方法设置的电机驱动型调频调矩式振动桩锤主体包含有动力驱动机构1、偏心轴组件2，偏心力矩调整机构3，特征在于动力驱动机构1中的驱动电机由调频耐振电机取代，在偏心力矩调整机构3中的液压油缸进油管道上增加设置有偏心力矩显示和控制装置4，其中：所述的偏心轴组件2中包含设置有由第一偏心轴A5、第二偏心轴B6、第三偏心轴C7和第四偏心轴D8构成的一组四个偏心轴，所述的第一偏心轴A5和第二偏心轴B6为动力输入轴，前端部上分别固定设置有同步齿轮A9和B10，中间位置上分别设置有固定偏心块A11和B12，后端部上分别活动套装设置有中间齿轮A13和B14，后轴端上分别固定设置有受驱动力皮带轮A15和B16；所述的第三偏心轴C7和第四偏心轴D8为动力输出轴，在所述的第三偏心轴C7和第四偏心轴D8的后端部上也分别固定设置有同步齿轮C17和D18，中间位置上也固定设置有偏心块C19和D20；所述的偏心力矩调整机构3中包含有由较大端21和较小端22构成的调整轴23，在所述的调整轴较大端21上固定设置有前段矩形螺旋外花键24，所述的较小端22上设置有后段矩形螺旋外花键25，在所述的前段矩形螺旋外花键24外围上匹配安装设置有上带内装有包含有内设有大腔26和小腔27的液压油缸28，受控于液压油缸28内的大腔26和小腔27、端部与调整轴23的较大端21装配相连活塞杆29的液压构件设置套筒30的前螺旋花键套31，在所述的后段矩形螺旋外花键25外围上匹配安装设置有后螺旋花键套32，以及通过圆锥滚子轴承33安装设置在前螺旋花键套31上的前调整齿轮(即输入齿轮)34和设置在后螺旋花键套32上的后调整齿轮(即输出齿轮)35。

在图3中，所述的偏心力矩显示和控制装置4包含有数据采集装置36和信号处理装置37，所述的数据采集装置36中包含设置有上带液压油进出口38的齿轮式油马达39、上带计数检测传感器40的数据采集盒41和磁片42，所述的磁片42嵌装设置在齿轮式油马达39的主轴外露端43上，所述的数据采集盒41固定安装设置在所述齿轮式油马达39主轴外露端43一侧的马达外壳44上，所述的计数检测传感器40的检测头45与主轴外露端43上磁片42的设置位置相对准；所述的信号处理装置37具有信号接收、转换、数据显示和控制的功能，包含设置有电源控制键46、电源指示灯47、油流量控制键48、液晶显示屏49和按需设置的包括工控和电气转换及保护电路的内部电气构件。

在装配状态下，所述的偏心力矩调整机构3固定设置在第一偏心轴A5的下方，所述的第一偏心轴A5上的固定同步齿轮A9与偏心力矩调整机构3上的输入齿轮34相啮合，中间齿轮A13与偏心力矩调整机构3上的输出齿轮35相啮合；所述的前段矩形螺旋外花键24的内径大于所述的后段矩形螺旋外花键25的外径；所述的前段矩形螺旋外花键24的旋向与所述的后段矩形螺旋外花键25的旋向相反；所述的齿轮式油马达39上的液压油进出口38通过管道设置在液压油缸28的小腔27的供油管道上，以确保齿轮式油马达39与所述的偏心力矩调整机构3同步工作，在信号处理装置37上同步显示相应偏心力矩值和相应振幅。